WO2023194455A1 - Procédé pour produire de la chaleur et de la fraîcheur dans un matériau souple et élastique et dispositifs alternatifs de mise en oeuvre du procédé - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing heat and coolness in a flexible material comprising sealed cells filled with gas, by compression and expansion of the gas trapped in its cells and its associated device.
  • the preferred application being shoe soles to maintain a cool foot temperature even when walking on a very hot road or a warm temperature on frozen ground.
  • thermodynamics Only a process which uses the principles of thermodynamics as we claim in our present application can actually produce calories and frigories and is capable of providing real freshness in heat waves or heat in cold weather for a long time. duration (as long as you walk or run).
  • Application FR 1871095 does mention a thermodynamic process but its implementation was difficult because the cells were hollow in the material making compression difficult and numerous other innovations, as will be described, had to be made for it. make it more efficient. This request concerns therefore an improvement patent dependent on application FR 1871095.
  • the method which is the subject of the invention relates to a method for producing heat and freshness in a flexible material, comprising sealed cells filled with gas, by compression and expansion of the gas trapped in its cells when pressure is exerted. mechanical on said flexible material such as for example when pressing the foot of a person or an animal on the ground.
  • the flexible material is preferably made of silicone or other elastic or hyperelastic elastomer such as natural rubbers, butyl rubbers, etc. and is made up of three layers:
  • each so-called cold cell is in communication with a so-called hot cell via one of the nozzles and all the cells are filled with the surrounding gas during assembly.
  • the nozzles can have a convergent or divergent shape, with a rounded, elliptical shape or for example the Laval nozzles.
  • FIG.l shows a cell before assembly with the hot layer (1), compressed air reception zone, the cold layer (2), air relaxation zone after compression, and the layer intermediate (3), containing the nozzles (4).
  • the three layers can be assembled, to be airtight, at atmospheric pressure or under pressure so that the cells are filled with gas under pressure or not.
  • Sealing is a very important characteristic. Indeed, if we use a material having a permeability to gases, such as air, greater than 20 Barrer, the compression/expansion cycles will cause a slow but progressive air leak, leading to permanent crushing of the cells thus limiting thermodynamic operation. The production of heat and cold will then only be effective for 1 to 2 hours. To ensure thermodynamic production for 8 hours for example (one working day), a permeability of less than 4 Barrer is sufficient and for operation greater than 40 hours (for extreme trails for example) a permeability of less than 1 Barrer will be necessary.
  • gases such as air
  • so-called hot cells cannot be or be slightly compressed during the mechanical compression of the so-called cold cell, this can be achieved either with a particular geometry such as preferably the addition of reinforcements inside the alveoli or an increase in the thickness of the walls of the alveoli or with a hardness greater than that of the so-called cold alveoli.
  • the flexible material can thus be used as a sole in shoes in order to maintain a cool temperature when the person runs on hot ground, for example.
  • the foot will compress the so-called cold cells and the gas from these cells will be pushed via the nozzles towards the so-called hot cells which will therefore act as adiabatic enclosures whose gas when compressed will heat up.
  • the hardness values used for the so-called cold cells are 10 to 30 Shore A and 20 to 50 Shore for the so-called hot cells. Note that if the 2 layers had the same hardness, the gas compressed by the pressure of the foot would be distributed equally between the incompletely compressed cells of the 2 layers, heating would be uniformly distributed and therefore during expansion, thermodynamics teaches us that the temperature would return to its initial value and therefore we would not be able to obtain a hot side and a cold side.
  • Elastomers such as silicone, for example, do not have significant conductivity.
  • the alveoli may not sufficiently transmit heat or cold to the feet and the alveoli will function more like an adiabatic enclosure without exchange with the outside. It is therefore preferable to increase the thermal conductivity in the hot and cold layers by adding a powdered metal (copper for example) or diamond powder in the elastomer but not in the intermediate part containing the nozzles in order to to ensure thermal insulation and to properly separate heat flows.
  • FIG.2] to [Fig.5] show in sections the device intended for example to be arranged like a sole in shoes with so-called cold cells in contact with the foot.
  • the flexible cellular material is at rest and the gas is uniformly distributed in the cells at temperature Ta and pressure Pa.
  • a pressure such as for example the support of a foot represented by an arrow (5), on the ground (6), is exerted on the flexible material and as the so-called cold cells are more compressible than the so-called hot ones, all the air (7) goes into the latter.
  • the gas will then be compressed to the pressure Pi (depending on the pressure exerted, i.e. approximately 2 bars for equi-volumic cells) and will therefore heat up to the temperature Ti following the laws of thermodynamics.
  • the temperature Ti of the gas will therefore be equal to: [Math.l]
  • Y is the adiabatic constant of the gas (1.4 for air at 293°K), or 376°K if Ta is 293°K. The heat from the gas will then dissipate in the material towards the foot or the ground (or shoe).
  • FIG.5 shows the material as the pressure is released (when the foot leaves the ground).
  • the elasticity of the material causes the cells to regain their shape, a force represented by an arrow (8).
  • the gas under pressure, at the temperature Tf, will leave the so-called hot cells to relax in the so-called cold cells via the nozzles and thus cool down to reach the temperature Te: [Math.2]
  • Tf x(Pa/Pi)(y-l)/Y is 285°K, i.e. a temperature 8°K lower than the initial temperature Ta.
  • thermodynamic process for producing cold and heat in a sole which is claimed to mirror what happens in an air conditioner using the Carnot cycle (compression/expansion) in the so-called hot cells. (compression zone), the so-called cold cells (relaxation zone)) and a compressor (the foot).
  • compression zone the so-called hot cells
  • cold cells the so-called cold cells (relaxation zone)
  • compressor the foot
  • the flexible material can be used as a heating means. To do this, simply invert the sole and therefore ensure that the so-called hot cells are in contact with the foot. Thus, the heat generated during compression will be in contact with the foot while the cold layer will be in contact with the bottom of the shoe.
  • the flexible, elastic or hyperelastic (and therefore highly deformable) nature of the material is fundamental so that the weight of a person can deform said flexible material but also so that after releasing the pressure, the material recovers as quickly as possible. its initial form.
  • the cells can therefore be sized according to the weight of the people and the size of the shoe so that the pressure is sufficient to properly compress the so-called cold cells.
  • the cells must be in relief so that there is as little material as possible all around (hollow cells in the material are much more difficult to compress with a foot).
  • the ratio of the volumes of the so-called cold and hot cells is also important. Indeed, if they have the same volume, during complete mechanical compression of the cold cell all the gas in the hot cell will be at a pressure of 2 bars which corresponds to a rise in air temperature of 83 °C approximately.
  • the gas contained in the cells can simply be air, but it is advantageous to take gases having a higher adiabatic constant y such as a monatomic gas (Argon for example) or polyatomic gas (CO2 for example). with the addition possibly of a humidity greater than 20% (to use the latent heat of vaporization of the water) in order to obtain a higher yield.
  • gases having a higher adiabatic constant y such as a monatomic gas (Argon for example) or polyatomic gas (CO2 for example).
  • a humidity greater than 20% to use the latent heat of vaporization of the water
  • the material and the shape of the cells can be adapted to the morphology of domestic animals such as cats and dogs who often burn their pads when they move on a road in direct sunlight. This is particularly the case for rescue dogs.
  • the flexible cellular material can be used as a carpet in establishments open to the public or businesses with a lot of traffic so that the numerous pressures of the feet provide thermoregulation.
  • the flexible cellular material can be used in tires to allow continuous cooling. This is all the more interesting since electric cars replacing thermal cars are heavier and more torquey and therefore subject to easier tire heating.
  • the cells of the hot layer will advantageously be grouped together to form the actual chamber of the tire and the cells of the cold layer will be arranged on the periphery of the tire where they will undergo compression and relaxation cycles when the car is moving.
  • the cells are hollow because the pressure exerted by the car is much greater than that of a foot.
  • the flexible cellular material can be used in peristaltic pumps. To do this, it is enough to arrange the cells around the pipe made of elastic material which ensures transport and thus cool or heat the fluid thus pumped.

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Abstract

Procédé de pompe à chaleur souple actionnée par l'énergie mécanique environnementale récupérée et dispositif associé Le procédé objet de l'invention concerne un procédé pour produire de la chaleur et de la fraîcheur dans un matériau souple comprenant des alvéoles étanches remplies de gaz, par compression et détente du gaz emprisonné dans ses alvéoles lorsque est exercé une pression sur le matériau souple comme par exemple lors de l'appui du pied d'une personne ou d'un animal sur le sol, du contact d'un pneumatique sur la route. Le matériau souple est de préférence en silicone ou autre élastomère élastique ou hyper- élastique et est constitué de trois couches : * une couche munie d'alvéoles dites froides et dont la géométrie ou la dureté permet une compression avant celle des alvéoles dites chaudes, * une couche munie d'alvéoles dites chaudes et dont la géométrie ou la dureté permet de ne pas être comprimée lors de la compression de l'alvéole dite froide, * une couche intermédiaire entre les 2 précédentes couches et comprenant des tuyères de géométrie adaptée à une bonne détente du gaz. Ces trois couches sont superposées et assemblées de manière étanche afin que chaque alvéole dite froide soit en communication avec une alvéole dite chaude via une des tuyères. Le procédé peut être mis en œuvre dans des semelles de chaussures afin de maintenir une température fraiche lorsque la personne court sur un sol brûlant ou une température chaude sur un sol gelé car ces semelles sont ainsi réversibles. Lors de chaque pas, le pied va compresser les alvéoles dites froides et tout le gaz va être comprimé dans les alvéoles dites chaudes via les tuyères. Le gaz en se comprimant va s'échauffer naturellement suivant les lois de la thermodynamique. Lorsque le pied quitte le sol et donc qu'il n'y a plus de compression, le matériau souple va reprendre son volume par le jeu de l'élasticité du matériau et les alvéoles dites froides vont aspirer le gaz des alvéoles dites chaudes et donc le détendre via les tuyères ce qui va le refroidir naturellement suivant les mêmes lois. Le cycle se poursuit tant que la personne marche ou court.

Description

Description
PROCÉDÉ POUR PRODUIRE DE LA CHALEUR ET DE LA FRAÎCHEUR DANS UN MATÉRIAU SOUPLE ET ÉLASTIQUE ET DISPOSITIFS ALTERNATIFS DE MISE EN OEUVRE DU PROCÉDÉ associé
[0001] La présente invention concerne un procédé pour produire de la chaleur et de la fraîcheur dans un matériau souple comprenant des alvéoles étanches remplies de gaz, par compression et détente du gaz emprisonné dans ses alvéoles et son dispositif associé.
[0002] L’application préférentielle étant les semelles de chaussures pour maintenir une température fraiche au pied même en marchant sur une route très chaude ou une température chaude sur un sol gelé.
Art antérieur
[0003] S’il existe des dispositifs pour réchauffer les pieds comme par exemple des semelles ou des chaussettes avec des résistances électriques alimentées par des batteries ou des produits chimiques exothermiques, aucun de ces systèmes ne permet de maintenir un apport de chaleur pour un temps suffisant à bon nombre d’activités comme par exemple, pendant 8h ou plus pour les travailleurs dans les entrepôts frigorifiques, les trailers extrêmes, les militaires...
[0004] D’autre part, il existe peu de dispositifs permettant de rafraichir des semelles de chaussures. Il existe bien des dispositifs de semelles remplies d’un gel que l’on place préalablement dans un congélateur afin d’emmagasiner du froid mais ce genre de dispositif est peu pratique car d’une part le froid est intense au départ, au risque de créer des brûlures, puis devient rapidement moins efficace et d’autre part, la durée de maintien du froid est très courte (quelques minutes à dizaines de minutes) et donc pas adapté à des journées de travail ou des séances de jogging d’une heure ou plus.
[0005] Il y a bien des dispositifs qui revendiquent l’utilisation de composants à effet Peltier comme dans les demandes de brevets KR20160066190, US2012018418 ou W02005087031. Mais ces dispositifs nécessitent une alimentation électrique significative car les rendements des composants à effet Peltier ne sont pas très bons. Ainsi, la fourniture d’une réfrigération ne sera pas possible pendant des périodes de plus d’une heure à cause de l’épuisement rapide des batteries. De surcroît, ces composants à effet Peltier sont en général en céramique et sont donc très fragiles. Enfin, entre le poids des composants et des batteries, cela devient vite trop lourd dans des chaussures de sport qui généralement gagnent à être légères.
[0006] Il y a aussi des dispositifs qui utilisent des matériaux respirants pour évacuer l’eau, comme cela est décrit dans le brevet US2018220739 ou des matériaux poreux pour une meilleure ventilation comme dans le brevet CN107788617 mais aucun de ces systèmes ne permet une véritable régulation thermique et un fort abaissement ou élévation de température.
[0007] Il existe aussi des procédés de ventilation d’un matériau (en l’occurrence d’une chaussure) à partir de l’air extérieur, comme décrit dans la demande FR2958505A1, mais ce n’est absolument pas un procédé de rafraichissement ou de chauffage : c’est uniquement un procédé de ventilation d’un matériau à partir de l’air extérieur. Ainsi, si l’air extérieur est très chaud comme en été en Inde (51 °C) par exemple, ce sera de l’air à 51 °C qui rentrera dans la chaussure ! On est loin d’une thermorégulation. En effet, la demande FR2958505A1 décrit et revendique une chaussure, certes avec une poche (grosse alvéole) mais celle-ci est en communication avec l’extérieur et l’intérieur de la chaussure et donc absolument pas étanche (la communication avec l’extérieur y est d’ailleurs revendiquée). Ceci est conforté par le fait aussi qu’il n’y est jamais décrit ni revendiqué que l’air est mis en pression comme dans notre présente demande pour mettre en œuvre les principes de la thermodynamique et notamment le chauffage de l’air grâce à sa mise en pression.
[0008] Dans la demande FR1501793A il n’est pas non plus possible de comprimer et décomprimer l’air des alvéoles. Au contraire, il y est décrit et revendiqué une semelle dotée de moyens d’aération car les alvéoles, comme cela est précisé plusieurs fois, sont ouvertes et ne pourraient absolument pas garder la pression d’air due au poids de la personne. De surcroît il est précisé que ces alvéoles contiennent une poudre pour être dispersées sur les pieds et donc que le caractère non étanche y est fondamental.
[0009] Ainsi, dans les demandes FR2958505A1 et FR1501793A, cela serait impossible de réchauffer ou rafraichir indépendamment de l’air extérieur car il y est décrit un procédé de ventilation d’un matériau à partir de l’air extérieur et donc, si l’air extérieur est très chaud comme actuellement en Inde (51 °C), ce sera de l’air à 51 °C qui rentrera dans la chaussure ! et il serait impossible de rafraichir le pied avec un air si chaud. De même, si l’air extérieur est très froid comme en hiver (-30°C en montagne, au Canada...), ce sera de l’air à -30°C qui rentrera dans la chaussure ! et il serait impossible de réchauffer le pied avec un air si froid.
[0010] Seul un procédé qui utilise les principes de la thermodynamique comme nous le revendiquons dans notre présente demande peut produire réellement des calories et des frigories et est capable d’apporter une véritable fraicheur par temps de canicule ou chaleur par temps froid pendant une longue durée (tant que l’on marche ou coure).
[0011] Fa demande FR 1871095 mentionne bien un procédé thermodynamique mais sa mise en pratique était difficile car les alvéoles étaient en creux dans le matériau rendant difficile la compression et de nombreuses autres innovations, comme on va le décrire, ont dues être apportées pour le rendre plus efficace. Fa présente demande concerne donc un brevet d’amélioration dépendant de la demande FR 1871095.
Descriptif de l’invention :
[0012] Le procédé objet de l’invention concerne un procédé pour produire de la chaleur et de la fraîcheur dans un matériau souple, comprenant des alvéoles étanches remplies de gaz, par compression et détente du gaz emprisonné dans ses alvéoles lorsque est exercé une pression mécanique sur le dit matériau souple comme par exemple lors de l’appui du pied d’une personne ou d’un animal sur le sol.
[0013] Le matériau souple est de préférence en silicone ou autre élastomère élastique ou hy- perélastique comme les caoutchoucs naturels, butyles... et est constitué de trois couches :
* une couche munie d’alvéoles dites froides et dont la géométrie ou la dureté permet une compression mécanique supérieure à celle des alvéoles dites chaudes,
* une couche munie d’alvéoles dites chaudes et dont la géométrie ou la dureté permet de ne pas être ou peu comprimée lors de la compression mécanique de l’alvéole dite froide,
* une couche intermédiaire entre les 2 précédentes couches comprenant des tuyères de géométrie adaptée à une bonne détente du gaz.
[0014] Les 3 couches étant assemblées de façon étanche de façon à ce que chaque alvéole dite froide soit en communication avec une alvéole dite chaude via une des tuyères et que toutes les alvéoles soient remplies du gaz environnant lors de l’assemblage.
[0015] La compression mécanique du matériau souple entraine ainsi la compression et donc réchauffement du gaz des alvéoles de la couche froide vers les alvéoles de la couche chaude via les tuyères.
[0016] Lors de la décompression mécanique, grâce à l’élasticité du dit matériau, le même gaz se détend et donc refroidit via lesdites tuyères vers les alvéoles de la couche froide.
[0017] Afin d’optimiser la phase de détente du gaz lors de la décompression mécanique, les tuyères peuvent avoir une forme convergente ou divergente, avec une forme arrondie, elliptique ou par exemple les tuyères de Laval.
[0018] [Fig.l] montre une alvéole avant assemblage avec la couche chaude (1), zone de réception de l’air comprimé, la couche froide (2), zone de détente de l’air après compression, et la couche intermédiaire (3), contenant les tuyères (4).
Ces trois couches sont superposées de manière à ce que chaque alvéole dite froide soit en communication avec une alvéole dite chaude via une des tuyères comme montré dans [Fig.2].
[0019] Les trois couches peuvent être assemblées, pour être étanches, à pression atmosphérique ou sous pression afin que les alvéoles soient remplies de gaz sous pression ou non.
[0020] L’étanchéité est une caractéristique très importante. En effet, si l’on utilise un matériau présentant une perméabilité aux gaz, comme l’air, supérieure à 20 Barrer, les cycles de compression/détente amèneront une fuite d’air lente mais progressive, conduisant à un écrasement permanent des alvéoles limitant ainsi le fonctionnement thermodynamique. La production de chaleur et de froid ne sera alors effective que pendant 1 à 2 heures. Pour assurer une production thermodynamique de 8 heures par exemple (une journée de travail), une perméabilité inférieure à 4 Barrer est suffisante et pour un fonctionnement supérieur à 40h (pour les trails extrêmes par exemple) une perméabilité inférieure à 1 Barrer sera nécessaire.
[0021] Pour que les alvéoles dites chaudes ne puissent pas être ou être peu comprimées lors de la compression mécanique de l’alvéole dite froide, cela peut être réalisé soit avec une géométrie particulière comme préférentiellement l’adjonction de renforts à l’intérieur des alvéoles ou une augmentation de l’épaisseur des parois des alvéoles soit avec une dureté supérieure à celle des alvéoles dites froides.
[0022] Dans le cas où les alvéoles dites chaudes ont une dureté qui leur permette de ne pas être ou peu comprimées lors de la compression mécanique de l’alvéole dite froide, cette dureté sera supérieure d’au moins 10 Shore A, à celle de ces dernières.
[0023] Le matériau souple peut ainsi être utilisé comme semelle dans les chaussures afin de maintenir une température fraiche lorsque la personne court sur un sol brûlant par exemple. Lors de chaque pas, le pied va compresser les alvéoles dites froides et le gaz de ces alvéoles va être poussé via les tuyères vers les alvéoles dites chaudes qui vont donc agir comme des enceintes adiabatiques dont le gaz en se comprimant va s’échauffer.
[0024] Lorsque le pied quitte le sol et donc qu’il n’y a plus de compression mécanique, le matériau souple va reprendre son volume par le jeu de l’élasticité du matériau et aspirer le gaz au travers des tuyères ce qui va détendre le gaz et donc le refroidir.
[0025] Les valeurs de dureté employée pour les alvéoles dites froides sont de 10 à 30 Shore A et de 20 à 50 Shore pour les alvéoles dites chaudes. A noter que si les 2 couches avaient la même dureté, le gaz comprimé par la pression du pied serait réparti de façon égale entre les alvéoles incomplètement comprimées des 2 couches, réchauffement serait uniformément réparti et donc lors de la détente, la thermodynamique nous enseigne que la température reviendrait à sa valeur initiale et donc que l’on ne pourrait pas obtenir une face chaude et une face froide.
[0026] Ainsi c’est grâce à une différenciation de la compressibilité des 2 types d’alvéoles, soit avec une différence de dureté des 2 couches, soit par une différence de forme, que les alvéoles dites froides se déforment par la pression du pied afin que tout le gaz comprimé aille dans les alvéoles dites chaudes qui, elles, ne se déforment pratiquement pas. Le gaz comprimé est donc chauffé naturellement par les lois de la thermodynamique, et se retrouve entièrement dans les alvéoles dites chaudes qui se retrouve ainsi à une température plus élevée que les alvéoles dites froides.
[0027] Les élastomères comme le silicone par exemple ne présentent pas une conductibilité importante. Ainsi, les alvéoles risquent de ne pas transmettre suffisamment la chaleur ou le froid aux pieds et les alvéoles fonctionneront plutôt comme une enceinte adiabatique sans échange avec l’extérieur. Il est donc préférable d’augmenter la conductibilité thermique dans les couche chaudes et froides par l’adjonction d’un métal en poudre (cuivre par exemple) ou de poudre de diamant dans l’élastomère mais pas dans la partie intermédiaire contenant les tuyères afin d’assurer une isolation thermique et de bien séparer les flux de chaleur.
[0028] [Fig.2] à [Fig.5] montrent en coupes le dispositif destiné par exemple à être disposé comme une semelle dans des chaussures avec alvéoles dites froides au contact du pied. Exemple de fonctionnement avec de l’air :
[0029] [Fig.2], le matériau souple alvéolaire est au repos et le gaz est uniformément réparti dans les alvéoles à la température Ta et à la pression Pa. On distingue les deux types d’alvéoles et la tuyère.
[0030] [Fig.3], une pression, comme par exemple l’appui d’un pied représenté par une flèche (5), sur le sol (6), est exercée sur le matériau souple et comme les alvéoles dites froides sont plus compressibles que celles dites chaudes, tout l’air (7) va dans ces dernières.
[0031] [Fig.4], le gaz sera alors comprimé à la pression Pi (dépendant de la pression exercée, soit 2 bars environ pour des alvéoles équi-volumiques) et va donc s’échauffer à la température Ti suivant les lois de la thermodynamique. La température Ti du gaz sera donc égale à : [Math.l]
Ta x (Pi/Pa)(v’1)/v où Y est la constante adiabatique du gaz (1.4 pour l’air à 293°K), soit 376°K si Ta est de 293°K. La chaleur du gaz va alors se dissiper dans le matériau vers le pied ou le sol (ou chaussure).
[0032] [Fig.5] montre le matériau pendant que la pression est relâchée (lorsque le pied quitte le sol). L’élasticité du matériau fait reprendre leurs formes aux alvéoles, force représentée par une flèche (8). Le gaz sous pression, à la température Tf, va quitter les alvéoles dites chaudes pour se détendre dans les alvéoles dites froides via les tuyères et ainsi se refroidir pour atteindre la température Te: [Math.2]
Tf x(Pa/Pi)(y-l)/Y soit 285°K c'est-à-dire une température plus basse de 8°K par rapport à la température initiale Ta.
[0033] C’est réellement un procédé thermodynamique pour faire du froid et du chaud dans une semelle qui est revendiqué à l’image de ce qui se passe dans un climatiseur utilisant le cycle de Carnot (compression/détente) dans les alvéoles dites chaudes (zone de compression), les alvéoles dites froides (zone de détente)) et un compresseur (le pied). Le caractère innovant résidant dans le fait que ce cycle est réalisé dans un matériau souple apte à être compressé et à revenir à sa forme initiale grâce à son élasticité.
[0034] Suivant une autre disposition, le matériau souple peut être utilisé comme moyen de chauffage. Il suffit pour cela d’inverser la semelle et donc que ce soit les alvéoles dites chaudes qui soient au contact du pied. Ainsi, la chaleur générée lors de la compression sera au contact du pied alors que la couche froide sera en contact avec le fond de la chaussure.
[0035] Le caractère souple, élastique ou hyperélastique (et donc grandement déformable) du matériau est fondamental pour que le poids d’une personne puisse déformer ledit matériau souple mais également qu’ après relâchement de la pression, le matériau retrouve le plus vite possible sa forme initiale.
[0036] Les alvéoles peuvent donc être dimensionnées en fonction du poids des personnes et de la taille de chaussure pour que la pression soit suffisante pour bien comprimer les alvéoles dites froides.
[0037] De façon préférentielle, les alvéoles doivent être en relief pour qu’il n’y ait le moins de matière possible tout autour (des alvéoles en creux dans le matériau sont beaucoup plus difficiles à comprimer par un pied).
[0038] Le rapport des volumes des alvéoles dites froides et chaudes a aussi son importance. En effet, si elles ont le même volume, lors de la compression mécanique complète de l’alvéole froide tout le gaz dans l’alvéole chaude sera à une pression de 2 bars ce qui correspond à une élévation de température de l’air de 83°C environ.
[0039] Par contre, si l’alvéole dite froide présente un volume double de celui de l’alvéole chaude, la pression obtenue lors de la compression sera de 3 bars et l’élévation de température de l’air sera de 120°C environ ce qui permettra un meilleur chauffage du pied.
[0040] Le gaz contenu dans les alvéoles peut être tout simplement de l’air, mais on peut avantageusement prendre des gaz ayant une constante adiabatique y plus élevée tel qu’un gaz monoatomique (Argon par exemple) ou polyatomique (CO2 par exemple) avec en plus éventuellement une humidité supérieure à 20% (pour utiliser la chaleur latente de vaporisation de l’eau) afin d’obtenir un rendement plus élevé.
[0041] Suivant une autre des dispositions préférées, le matériau et la forme des alvéoles peuvent être adaptés à la morphologie des animaux domestiques comme les chats et les chiens qui se brûlent souvent les coussinets lorsqu’ils se déplacent sur une route en plein soleil. C’est notamment le cas des chiens de sauveteurs.
[0042] Suivant une autre disposition, le matériau souple alvéolaire peut être utilisé comme tapis dans les établissements recevant du public ou les entreprises avec beaucoup de passage afin que les nombreuses pressions des pieds apportent une thermorégulation.
[0043] Suivant une autre disposition, le matériau souple alvéolaire peut être utilisé dans les pneumatiques pour permettre un refroidissement en continu. C’est d’autant plus intéressant que les voitures électriques amenées à remplacer les voitures thermiques sont plus lourdes et plus coupleuse et donc sujettes à un échauffement plus facile des pneus.
[0044] Dans ce cas, les alvéoles de la couche chaude seront avantageusement regroupées pour former la chambre proprement dite du pneu et les alvéoles de la couche froide seront disposées en périphérie du pneu où elles subiront les cycles de compression détente lorsque la voiture roule. Par contre, dans ce cas, il est préférable que les alvéoles soient en creux car la pression exercée par la voiture est beaucoup plus importante que celle d’un pied.
[0045] Suivant une autre disposition, le matériau souple alvéolaire peut être utilisé dans les pompes péristaltiques. Il suffit pour cela de disposer les alvéoles autour du tuyau en matériau élastique qui assure le transport et ainsi de refroidir ou de réchauffer le fluide ainsi pompé.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé pour produire de la chaleur et de la fraîcheur dans un matériau souple et élastique caractérisé en ce que :
* ledit matériau comporte 3 couches :
1 une couche munie d’alvéoles dites froides compressibles (2),
2 une couche munie d’alvéoles dites chaudes moins compressibles que les précédentes (1),
3 une couche intermédiaire disposée entre les 2 précédentes couches et comprenant des tuyères (1),
* et que lesdites alvéoles sont en relief pour permettre une compression mécanique et un retour à la forme initiale plus faciles.
* et que les 3 couches étant assemblées de manière étanche de façon à ce que chaque alvéole dite froide (2) soit en communication avec une alvéole dite chaude (1) via une des tuyères et que toutes les alvéoles soient remplies du gaz environnant lors de l’assemblage,
* et que la compression mécanique du dit matériau souple entraine la compression et donc l’échauffement du gaz des alvéoles de la couche froide (2) qui sont compressibles, vers les alvéoles de la couche chaude (1) qui ne se compriment pas ou peu, via les tuyères,
* et que lors de la décompression mécanique, le même gaz qui se retrouve pratiquement entièrement dans les alvéoles chaudes (1) après compression se détend et donc se refroidit via lesdites tuyères vers les alvéoles de la couche froide (2) qui reprennent leurs formes grâce à l’élasticité du dit matériau,
[Revendication 2] Procédé pour produire de la chaleur et de la fraîcheur dans un matériau souple et élastique suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le dit matériau possède des alvéoles (1) et (2), étanches contenant un gaz, dont les alvéoles de la couche chaude (1) destinées à emmagasiner le gaz lors de la compression mécanique du matériau, sont rendues plus rigides grâce à une géométrie des alvéoles et des renforts adaptés afin d’être moins compressibles que celles de la couche froide (2) destinées à recueillir le même gaz lors de la décompression du matériau,.
[Revendication 3] Procédé pour produire de la chaleur et de la fraîcheur dans un matériau souple et élastique suivant la revendication 1 à 2, caractérisé en ce que le dit matériau possède des alvéoles (1) et (2), étanches contenant un gaz, dont les alvéoles de la couche chaude (1), destinées à emmagasiner le gaz lors de la compression mécanique du matériau, sont rendues plus rigides grâce à une dureté du matériau plus importante que celles de la couche froide (2) afin d’être moins compressible que les alvéoles de la couche froide (2) destinées à recueillir le même gaz lors de la décompression du matériau.
[Revendication 4] Procédé pour produire de la chaleur et de la fraîcheur dans un matériau souple et élastique suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dit matériau comporte une couche chaude (1) et une couche froide (2) présentant une conductibilité thermique augmentée par l’ajout de poudre à haute conductibilité thermique dans ledit matériau et une couche intermédiaire (3) munie de tuyères présentant une faible conductibilité.
[Revendication 5] Procédé pour produire de la chaleur et de la fraîcheur dans un matériau souple et élastique suivant la revendication 1 à 4 caractérisé en ce que le dit matériau possède des alvéoles (1) et (2), étanches contenant de l’air, du CO2 ou de l’argon.
[Revendication 6] Procédé pour produire de la chaleur et de la fraîcheur dans un matériau souple et élastique suivant la revendication 1 à 5 caractérisé en ce que le dit matériau possède des alvéoles (1) et (2), étanches contenant de l’air, du CO2 ou de l’argon humides.
[Revendication 7] Dispositif de mise en œuvre du procédé suivant les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau souple et élastique doté d’alvéoles étanches (1) et (2) contenant un gaz, présente la forme d’une semelle qui est disposée à l’intérieur des chaussures, la couche froide (2) au contact du pied et la couche chaude (1) côté fond de la chaussure afin de maintenir les pieds au frais malgré un sol chaud, ou la couche chaude (1) au contact du pied et la couche froide (2) côté fond de la chaussure afin de maintenir les pieds au chaud malgré un sol froid.
[Revendication 8] Dispositif de mise en œuvre du procédé suivant les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau souple et élastique doté d’alvéoles étanches (1) et (2) contenant un gaz, présente la forme d’un tapis qui est disposé au sol dans les lieux de grands passages comme les établissements recevant du public ou les entreprises afin que les nombreuses pressions des pieds apportent une therm or égul ati on .
[Revendication 9] Dispositif de mise en œuvre du procédé suivant les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau souple et élastique doté d’alvéoles étanches (1) et (2) contenant un gaz est disposé autour d’un tuyau souple qui permet, grâce à une pompe péristaltique de thermoréguler des fluides lors de leurs transferts.
[Revendication 10] Dispositif de mise en œuvre du procédé suivant les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau souple et élastique doté d’alvéoles étanches (1) et (2) contenant un gaz est disposé dans un pneumatique pour véhicule : la couche chaude à l’intérieur du pneu pour emmagasiner le dit gaz lors de la compression mécanique du dit matériau lors du déplacement du véhicule et la couche froide en périphérie du pneu pour détendre le même gaz lors de la décompression du dit matériau et ainsi refroidir le pneu.
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